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CN114791651B - 晶体管外形封装光收发器 - Google Patents

晶体管外形封装光收发器 Download PDF

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CN114791651B CN202110098687.7A CN202110098687A CN114791651B CN 114791651 B CN114791651 B CN 114791651B CN 202110098687 A CN202110098687 A CN 202110098687A CN 114791651 B CN114791651 B CN 114791651B
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Abstract

一种晶体管外形封装光收发器，包括晶体管外形封装、组件座、多个光学组件以及多个光路组件。组件座设置于晶体管外形封装内部。光学组件包括激光器第一光电探测器以及第二光电探测器。光路组件包括第一反射镜、第二反射镜、第一滤光器与第二滤光器。激光器朝晶体管外形封装外发射输出光信号。输出光信号依序通过第一滤光器与第二滤光器，第一输入光信号依序经由第二滤光器与第一反射镜反射至第一光电探测器，第二输入光信号通过第二滤光器，并依序经由第一滤光器与第二反射镜反射至上述第二光电探测器。本发明可以有效减少晶体管外形封装的物料，并且减少气密封装晶体管外形封装以及光耦合的次数，有效降低组装程序的复杂度。

Description

晶体管外形封装光收发器
技术领域
本发明有关于一种晶体管外形封装光收发器，尤指一种采用单纤三向晶体管外形封装模式的晶体管外形封装光收发器。
背景技术
光纤通讯网路具有低传输损失、高数据保密性、优秀的抗干扰性，以及超大频宽等特性，已是现代主要的资讯通讯方式，其中，用于接受来自光纤网路的光讯号并将其转换成电讯号传输，及/或将电讯号转换成光讯号再藉由光纤网路向外传输的光收发器(OpticalTransceiver)是光纤通讯技术中最重要的基础元件之一。
然而，传统单纤三向器件分别由三个独立的晶体管外形封装组件组装而成，每一个晶体管外形封装组件都需要进行单独贴片，金线键合及气密封装等程序，且须分别与滤光器光耦合，导致组装程序复杂，影响产品的良率以及产量。
发明内容
有鉴于此，在本发明一实施例中，提供一种晶体管外形封装光收发器，能够減小組件體積並简化组装程序，以提高組件的稳定性。
本发明一实施例揭露一种晶体管外形封装光收发器，其特征在于，包括:晶体管外形封装；组件座，设置于上述晶体管外形封装内部；多个光学组件，包括激光器、第一光电探测器以及第二光电探测器，安装于上述组件座，其中上述激光器发射一输出光信号，並朝上述晶体管外形封装外傳輸；多个光路组件，包括:第一反射镜与第二反射镜，安装于上述组件座；第一滤光器与第二滤光器，安装于上述组件座并设置于上述输出光信号的光路上，其中上述输出光信号依序通过上述第一滤光器与上述第二滤光器，一第一输入光信号依序经由上述第二滤光器与上述第一反射镜反射至上述第一光电探测器，一第二输入光信号通过上述第二滤光器，并依序经由上述第一滤光器与上述第二反射镜反射至上述第二光电探测器。
本发明另一实施例揭露一种晶体管外形封装光收发器，其特征在于，包括:晶体管外形封装，包括晶体管外形头部以及晶体管外形帽部，上述晶体管外形头部与上述晶体管外形帽部耦接；组件座，设置于上述晶体管外形头部；多个光学组件，包括激光器、第一光电探测器以及第二光电探测器，安装于上述晶体管外形头部，其中上述激光器发射一输出光信号，并朝上述晶体管外形封装外传输；多个光路组件，包括:第一反射镜与第二反射镜，安装于上述组件座；第一滤光器与第二滤光器，安装于上述组件座并设置于上述输出光信号的光路上，其中上述输出光信号依序通过上述第一滤光器与上述第二滤光器，一第一输入光信号依序经由上述第二滤光器与上述第一反射镜反射至上述第一光电探测器，一第二输入光信号通过上述第二滤光器，并依序经由上述第一滤光器与上述第二反射镜反射至上述第二光电探测器。
根据本发明一实施例，上述晶体管外形封装包括:晶体管外形头部，用以设置上述组件座；晶体管外形帽部，与上述晶体管外形头部耦接，并与上述晶体管外形头部形成密闭空间以容纳上述组件座、上述光学组件与上述光路组件。
根据本发明一实施例，上述组件座具有一组件设置面，上述光学组件与上述光路组件设置于上述组件设置面上。
根据本发明一实施例，上述第一光电探测器为PIN二极管，上述第二光电探测器为雪崩式光电探测器。
根据本发明一实施例，上述组件座与上述晶体管外形头部一体成形。
根据本发明一实施例，更包括45度反射镜，用以反射上述输出光信号以使上述输出光信号朝上述晶体管外形封装外传输。
根據本發明實施例所提供的晶体管外形封装光收发器，将激光器以及两个不同波长的光电探测器贴装在单一晶体管外形封装(例如TO85器件)中，相较于传统单纤三向器件分别由三个独立的晶体管外形封装组件组装而成，可以有效减少晶体管外形头部以及晶体管外形帽部的物料，并且减少气密封装晶体管外形头部以及晶体管外形帽部以及光耦合的次数，有效降低组装程序的复杂度，相对的，提高了产品的良率以及产量。
附图说明
图1显示根据本发明一实施例所述的晶体管外形封装光收发器的示意图。
图2显示根据本发明一实施例所述的晶体管外形封装光收发器，移除晶体管外形帽部16的示意图。
图3显示根据本发明一实施例所述的晶体管外形封装光收发器，移除晶体管外形帽部16的侧视图，并加入光路的说明。
主要元件符号说明
10 晶体管外形封装光收发器
12 光纤端子
14 晶体管外形头部
16 晶体管外形帽部
18 电导体引脚
20 组件座
22 组件设置面
32 激光器
34 第一光电探测器
36 第二光电探测器
38 监控式光电探测器
41 45度反射镜
43 第一滤光器
45 第二滤光器
47 第一反射镜
49 第二反射镜
L1 输出光信号
L2、L3 输入光信号
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图与实施例对本发明进一步的详细描述，应当理解，本发明提供许多可供应用的发明概念，其可以多种特定型式实施。本领域技术人员可利用这些实施例或其他实施例所描述的细节及其他可以利用的结构，逻辑和电性变化，在没有离开本发明的精神与范围之下以实施发明。
本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各元件的配置为说明之用，并非用以限制本发明。且实施例中图式标号的部分重复，系为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。其中，图示和说明书中使用的相同的元件编号系表示相同或类似的元件。本说明书的图示为简化的形式且并未以精确比例绘制。为清楚和方便说明起见，方向性用语(例如顶、底、上、下以及对角)系针对伴随的图示说明。而以下说明所使用的方向性用语在没有明确使用在以下所附的申请专利范围时，并非用来限制本发明的范围。
再者，在说明本发明一些实施例中，说明书以特定步骤顺序说明本发明的方法以及(或)程序。然而，由于方法以及程序并未必然根据所述的特定步骤顺序实施，因此并未受限于所述的特定步骤顺序。熟习此项技艺者可知其他顺序也为可能的实施方式。因此，于说明书所述的特定步骤顺序并未用来限定申请专利范围。再者，本发明针对方法以及(或)程序的申请专利范围并未受限于其撰写的执行步骤顺序，且熟习此项技艺者可了解调整执行步骤顺序并未跳脱本发明的精神以及范围。
图1显示根据本发明一实施例所述的晶体管外形封装光收发器的示意图。根据本发明实施例，光收发器采用单纤三向晶体管外形封装模式。如图所示，根据本发明一实施例所述的晶体管外形(Transistor Outline，TO)封装光收发器10与光纤端子12连接，光纤端子12用于对准晶体管外形封装光收发器10与光纤之间的光传输轴。晶体管外形封装光收发器10包括晶体管外形封装，晶体管外形封装由晶体管外形头部14以及晶体管外形帽部16构成。晶体管外形头部14以及晶体管外形帽部16以气密状态组装，并形成一密闭空间。另外，晶体管外形头部14底部延伸出多个穿过晶体管外形头部14的电导体引脚18。在本实施例中，管座引脚18呈直列式布局，在其他实施例中也可呈圆形布置，以在高频率范围下获得较好的RF性能。
图2显示根据本发明一实施例所述的晶体管外形封装光收发器，移除晶体管外形帽部16的示意图。如图所示，根据本发明一实施例所述的晶体管外形(TransistorOutline，TO)封装光收发器10还包括组件座20。组件座20设置于由晶体管外形头部14以及晶体管外形帽部16所构成的晶体管外形封装内的密闭空间中，并设置于晶体管外形头部14上。在本实施例中，组件座20与晶体管外形头部14是独立的组件，组件座20可透过黏贴的方式设置于晶体管外形头部14上，在其他本实施例中，组件座20也可与晶体管外形头部14一体成形。在图2中，还显示多个光学组件以及光路组件，这些组件同样设置于由晶体管外形头部14以及晶体管外形帽部16所构成的晶体管外形封装内的密闭空间中，具体内容将在下文详细说明。
图3显示根据本发明一实施例所述的晶体管外形封装光收发器，移除晶体管外形帽部16的侧视图，并加入光路的说明。根据本发明实施例所述的光收发器，基于以太无源光网(EP0N)和千兆无源光网(GP0N)的FTTH技术方案，采用1310nm、1490nm、1550nm三波长分配方案。其中光信号波长1490nm用于语音、数据和IP视频信号的下传；光信号波长1550nm用于模拟视频信号下传；光信号波长1 3 1 0nm专门用于数据和IP视频信号的上传。如图3所示，多个光学组件安装于组件座20的组件设置面22上，光学组件包括激光器32、第一光电探测器34以及第二光电探测器36。激光器32为光源。在光通讯系统中，通常使用发光二极管或雷射二极管作为光源。根据本发明一实施例，激光器22可包括单个或多个垂直腔面发射雷射二极管(Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diode，以下简称VCSEL)，或称面射型雷射二极管，多个VCSEL构成阵列，并由驱动芯片驱动而发射光讯号。在其他实施例中，亦可使用其他可作为光源的组件，例如发光二极管、边射型雷射二极管(Edge Emitting LaserDiode，EELD)或分布式反馈激光器(Distributed Feedback Laser，DFB)。根据本发明一实施例，激光器32为分布式反馈激光器，所发出的输出光信号L1的波长为1310nm。
第一光电探测器34以及第二光电探测器36用以将感测到的光信号转换为电信号。光电探测器的种类可包括PN型光电二极管、PIN型光电二极管和雪崩式光电二极管等，根据本发明一实施例，第一光电探测器34可为PIN二极管，用以侦测输入光信号L2，输入光信号L2的波长为1550nm；而第二光电探测器36可为雪崩式光电二极管，用以侦测输入光信号L3，输入光信号L3的波长为1490nm。根据本发明一实施例，还可包括监控式光电探测器38，用于监控光电探测器的操作参数，例如光信号输入功率。如图3所示，多个光路组件安装于组件座20的组件设置面22上，光路组件包括安装于组件座20的第一滤光器43与第二滤光器45以及第一反射镜47与第二反射镜49。
第一滤光器43与第二滤光器45可以让让特定波长范围的光反射或穿透。滤光器的类型可包括薄膜滤光片(Thin film filter)、布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)、数组波导光栅(Array Waveguide Grating,AWG)、光耦合器(Coupler)、分光器(Splitter)等。如图3所示，激光器22所发射的输出光信号L1沿着平行组件设置面22的方向发出，经过45度反射镜41反射后，朝向第一滤光器43行进。根据本发明一实施例，第一滤光器43与第二滤光器45位于经过45度反射镜41反射后的输出光信号L1的的光路上，并可被输出光信号L1透射，最后输出光信号L1传输到晶体管外形封装光收发器外部的光纤。第二滤光器45可反射波长为1550nm的输入光信号L2，并使波长为1490nm的输入光信号L3透射，而第一滤光器43可反射波长为1490nm的输入光信号L3。因此输入光信号L2依序经由第二滤光器45与第一反射镜47反射至第一光电探测器34，第二输入光信号L3通过第二滤光器45，并依序经由第一滤光器43与第二反射镜49反射至第二光电探测器36。
必须说明的是，激光器32、第一光电探测器34、第二光电探测器36以及监控式光电探测器38还透过金线键合与电导体引脚18电性连接，另外，根据本发明实施例所述的晶体管外形封装光收发器还可包括其他用来驱动激光器22的激光器驱动器及其他实施光信号发射功能所必要的电路组件，也可包括控制电路，这些设计为本领域技术人员所熟知，因此不予赘述以精简说明。
根据本发明另一实施例，激光器32、第一光电探测器34、第二光电探测器36以及监控式光电探测器38等光学组件以及45度反射镜41可安装于晶体管外形头部14上。如图3所示，激光器22所发射的输出光信号L1沿着平行组件设置面22的方向发出，经过45度反射镜41反射后，朝向第一滤光器43行进。根据本发明一实施例，第一滤光器43与第二滤光器45位于经过45度反射镜41反射后的输出光信号L1的的光路上，并可被输出光信号L1透射，最后输出光信号L1传输到晶体管外形封装光收发器外部的光纤。第二滤光器45可反射波长为1550nm的输入光信号L2，并使波长为1490nm的输入光信号L3透射，而第一滤光器43可反射波长为1490nm的输入光信号L3。因此输入光信号L2依序经由第二滤光器45与第一反射镜47反射至第一光电探测器34，第二输入光信号L3通过第二滤光器45，并依序经由第一滤光器43与第二反射镜49反射至第二光电探测器36。虽然本实施例同样以图3说明光路，然而激光器32、第一光电探测器34、第二光电探测器36以及监控式光电探测器38等光学组件以及45度反射镜41固定的位置并非如先前所述的实施例设置于组件座20上，而是设置于晶体管外形头部14上。
根据本发明实施例，将激光器以及两个不同波长的光电探测器贴装在单一晶体管外形封装(例如TO85器件)中，相较于传统单纤三向器件分别由三个独立的晶体管外形封装组件组装而成，可以有效减少晶体管外形头部以及晶体管外形帽部的物料，并且减少气密封装晶体管外形头部以及晶体管外形帽部以及光耦合的次数，有效降低组装程序的复杂度，相对的，提高了产品的良率以及产量。
对本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的发明方案和发明构思结合生成的实际需要做出其他相应的改变或调整，而这些改变和调整都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶体管外形封装光收发器，其特征在于，包括:
晶体管外形封装；
组件座，设置于上述晶体管外形封装内部；
多个光学组件，包括激光器、第一光电探测器以及第二光电探测器，安装于上述组件座的设置面底部，其中上述激光器发射一输出光信号，并朝上述晶体管外形封装外传输，还包括监控式光电探测器，用于监控所述第一光电探测器以及第二光电探测器的操作参数；其中，所述激光器、第一光电探测器、第二光电探测器以及监控式光电探测器设置在同一直线上，且位于所述组件座的设置面的一侧；
多个光路组件，包括:
第一反射镜与第二反射镜，安装于上述组件座的设置面上；
第一滤光器与第二滤光器，安装于上述组件座的设置面上并设置于上述输出光信号的光路上，其中上述输出光信号依序通过上述第一滤光器与上述第二滤光器，一第一输入光信号依序经由上述第二滤光器与上述第一反射镜反射至上述第一光电探测器，一第二输入光信号通过上述第二滤光器，并依序经由上述第一滤光器与上述第二反射镜反射至上述第二光电探测器。
2.如权利要求1所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，上述晶体管外形封装包括:
晶体管外形头部，用以设置上述组件座；
晶体管外形帽部，与上述晶体管外形头部耦接，并与上述晶体管外形头部形成密闭空间以容纳上述组件座、上述光学组件与上述光路组件。
3.如权利要求1所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，上述组件座具有一组件设置面，上述光学组件与上述光路组件设置于上述组件设置面上，上述光路组件更包括45度反射镜，用以反射上述输出光信号以使上述输出光信号朝上述晶体管外形封装外传输。
4.如权利要求1所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，上述第一光电探测器为PIN二极管，上述第二光电探测器为雪崩式光电探测器。
5.如权利要求2所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，上述组件座与上述晶体管外形头部一体成形。
6.一种晶体管外形封装光收发器，其特征在于，包括:
晶体管外形封装，包括晶体管外形头部以及晶体管外形帽部，上述晶体管外形头部与上述晶体管外形帽部耦接；
组件座，设置于上述晶体管外形头部；
多个光学组件，包括激光器、第一光电探测器以及第二光电探测器，安装于上述晶体管外形头部，其中上述激光器发射一输出光信号，并朝上述晶体管外形封装外传输，还包括监控式光电探测器，用于监控所述第一光电探测器以及第二光电探测器的操作参数；
多个光路组件，包括:
第一反射镜与第二反射镜，安装于上述组件座的设置面上；
第一滤光器与第二滤光器，安装于上述组件座的设置面上并设置于上述输出光信号的光路上，其中上述输出光信号依序通过上述第一滤光器与上述第二滤光器，一第一输入光信号依序经由上述第二滤光器与上述第一反射镜反射至上述第一光电探测器，一第二输入光信号通过上述第二滤光器，并依序经由上述第一滤光器与上述第二反射镜反射至上述第二光电探测器。
7.如权利要求6所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，上述晶体管外形头部与上述晶体管外形帽部形成密闭空间以容纳上述组件座、上述光学组件与上述光路组件。
8.如权利要求6所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，上述组件座具有一组件设置面，上述光路组件设置于上述组件设置面上。
9.如权利要求6所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，上述第一光电探测器为PIN二极管，上述第二光电探测器为雪崩式光电探测器。
10.如权利要求6所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，更包括45度反射镜，设置于上述晶体管外形头部，用以反射上述输出光信号以使上述输出光信号朝上述晶体管外形封装外传输。
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